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实验一土的物理性质指标试验

一、密度实验：

土的密度是指土的单位体积质量。

（一）实验目的

测定土的密度，以了解土的疏密和干湿状态，供换算土的其他物理性质指标和工程设计以及控制施工质量之用。

（二）实验方法

常用的测试方法有环刀法、蜡封法、灌砂法等。环刀法操作简便而准确，在室内和野外普遍应用。对易碎裂或含有粗颗粒、难以切削的土样可用蜡封法——取一块试样称其质量后浸入融化的石蜡中，使试样表面包上一层蜡膜，分别称蜡加土在空气中及水中的质量，已知蜡的比重，通过计算便可求得土的密度。对难取原状试样的砂土、砂砾土和砾质土在现场可用灌砂法或灌水法求土的密度。

（三）仪器及工具

1.环刀：内径6.18厘米，高2厘米，体积为60立方厘米。

2.天平：感量0.1克。

3.其它工具：钢丝锯、刮土刀、玻璃片、凡士林油等。

（四）实验步骤（环刀法）

1.将环刀内壁涂一薄层凡士林油，并将其刃口向下放在土样上；

2.切土时用钢丝锯（硬土用刮土刀），沿环刀外壁将土样削成略大于环刀外径的土柱，然后将环刀垂直下压，边压边削，直至试样凸出环刀为止；

3.用钢丝锯将环刀两端余土削去，再用刮土刀刮平两端，将试样两端余土留作含水率实验用；

4.擦净环刀外壁，称环刀和试样合质量，准确至0.1克；

5.按下式计算土的湿度和干密度：

（五）操作注意事项

用环刀切取试样，应尽量防止扰动，为避免环刀下压时挤压四周土样，要边压边削，直至土样伸出环刀，然后用刮土刀一次校平，严禁用刮土刀在土面上来回抹平，如遇石子等其它杂物空洞要尽量避开，如无法避开视情况酌情补土。

二、含水率实验

土的含水率是指土在温度100～105摄氏度下烘至恒重时失去水分的质量与达到恒重后干土质量的比值，以百分数表示。

（一）实验目的

测定土的含水率，以了解土的含水情况并提供计算土的干密度、土的孔隙比、饱和度及土的其它物理力学指标的基本参数。

（二）实验方法

室内实验的标准方法为烘干法。在野外如无烘箱设备或要求快速测定含水量时，可以依据土的性质和工程情况分别采用下列方法：

1.酒精燃烧法：取3～5克试样，用无水酒精浸湿燃烧至恒重，求其含水量。

2.比重法：适用于砂性土。

3.炒干法：适用于含砾石较多的土。

4.实容积法：适用于粘性土。

以下仅介绍烘干法。

（三）仪器及工具

1.温度能保持在100～105摄氏度的电热烘箱；

2.天平：感量0.01克；

3.其它工具：称量盒及干燥器等。

（四）实验步骤

1.取代表性试样，粘性土约15～20克，砂性土，约50g，放入称量盒内，盖好盒盖，立即称盒加湿土质量，准确至0.01克。

2.打开盒盖，将盒置于烘箱内，在105～110摄氏度的恒温下烘干。（烘干时间对于粘性土不得少于8h，对砂性土不得少于6h）。

3.将称量盒从烘箱中取出，盖上盒盖，放入干燥容器内冷却至室温，称盒加干土质量，精确至0.01g。

4.按下式计算含水率

5.本实验需进行两次平行测定，取两次测值的平均值。允许平行差值：

含水率<40％时，允许平行差值不得大于1％；

含水率40％时，允许平行差值不得大于2％。

否则需重新测试。

（五）操作注意事项

含水率实验的结果是否准确，关键在于取土的代表性，一般从取密度实验环刀两端余土测试，这样有助于了解土层的真实情况和对实验成果的分析。取样的数量、温度及烘箱时间等均会影响实验精度，但可以人为避免。

三、液、塑限试验（液、塑限联合测定法）

一、目的

细粒土由于含水率不同，分别处于流动状态，可塑状态、半固体状态和固体状态。液限是细粒土呈可塑状态的上限含水率，塑限是细粒土呈可塑状态的下限含水率。本试验是测定细粒土的液限和塑限含水率，用作计算土的塑性指标和液性指数，以划分土的工程类别和确定土的状态。

二、试验方法

1、含水率：采用烘干法测定。将土在105℃～110℃下烘至恒量，所失去的水质量与干土质量的比值，即为土的含水率，用百分比表示。

2、液、塑限：采用数显式液、塑限联合测定法测定。

三、仪器设备

1、数显式液、塑限联合测定仪。

2、天平，称量200g，最小分度值0.01g。

3、其它：烘箱、铝盒、调土刀、刮土刀、蒸馏水滴瓶、凡士林等。

四、试验步骤

1、本次试验原则上应采用天然含水率的土样进行，也允许用风干土制备土样，土样过0.5mm筛后，喷洒配制一定含水率的土样，然后装入密闭玻璃广口瓶内，润湿一昼夜备用（土样制备工作实验室已预先做好）。

2、将已制备好的土样取出，放在搪瓷碗中加水或电吹风吹干并调匀后，密实地装入试样杯中（土中不能有孔洞），高出试样杯口的余土，用刮土刀刮平，随即将试样杯放在升降底座上。

3、接通电源，按下“开”按钮，在锥体上抹以薄层凡士林。

4、转动升降座，待试样杯上升到土面刚好与圆锥仪锥尖接触时，“接触”蓝

灯亮，再按下“测试”按钮，圆锥仪自由下落，当音响讯号自动发出声响时，立即从读数屏幕上读出圆锥仪下沉深度。

5、把升降座降下，细心取出试样杯，剔除锥尖处含有凡士林的土，取出锥体附近的试样不少于10g 放入称量铝盒内，称量得质量m 1，并记下盒号，测定含水率。

6、将称量过的铝盒，放入烘箱；在105℃～110℃的温度下烘至恒量，取出土样盒放入玻璃干燥皿内冷却，称干土的质量m 2。

7、重复2～6条的步骤，测试另二种含水率土样的圆锥入土深度和含水率。

五、成果整理

1、含水率计算

%1000221?--=

m m m m ω 式中：ω——圆锥入土任意深度下试样的含水率，%，计算至0.1%； m 1——湿土样及称量盒质量，g ；

m 2——烘干后土样及称量盒质量，g ；

m 0——称量盒质量，g ；

2、塑限和液限确定

以含水率为横坐标，以圆锥入土深度为纵坐标在双对数坐标纸上绘制含水率与相应的圆锥入土深度关系曲线，如右图所示。三点

应在一根直线上，如图中A 线。如果三点不在同一直

线上，通过高含水率的一点与其余两点连两根直线，

在圆锥入土深度为2mm 处查得相应的两个含水率，

如果两个含水率的差值小于2%，用该两含水率的平均

值的点与高含水率的测点作直线，如右图中的B 线，

若两个含水率差值等于、大于2%，则应补点或重做试

验。

在含水率与圆锥下沉深度的关系图上查得下沉深

度为17mm 对应的含水率为液限，查得下沉深度为

2mm 对应的含水率为塑限。

3、塑性指数计算

P L P I ωω-=

式中：P I ——塑性指数，精确至0.1；

L ω——液限（%）；

P ω——塑限（%）

。 4、液性指数计算

P P

L I I ωω-=0

式中：L I ——液性指数，精确至0.01； 0ω——天然含水率（%）。

5、试验记录

试验记录格式见试验记录表。